熵工程调控 WS2 中电子-声子耦合以实现高效光致发光
材料科学
2025-10-14 v1
摘要
受制于通过蒸发相方法生长的应变单层过渡金属硫化物以及在转移基 stacking 中的量子收益率，这些材料的光电子应用面临根本性挑战。本文引入了“熵工程”概念，作为一种变革性策略，通过受控电子-声子耦合来选择性放大光-物质相互作用。我们揭示了通过精确硒掺杂或界面范德华近邻引入的调制熵，如何显著放大 WS2 单层中动量暗电子-声子耦合的辐射复合。值得注意的是，我们发现轻度硒掺杂会在应变下显著增强 WS2 的光致发光 (PL)。虽然未掺杂和高度掺杂的 WS2 都会因直接到间接带隙转换而遭受强烈的 PL 消耗，但轻度 Se 掺杂的样品显示出发射强度的数量级提升。这种反直觉的提升可追溯到掺杂引起的结构无序性，它加剧了电子-声子相互作用，解锁了来自原本非辐射间接电子-声子耦合的高效声子辅助发射。此外，我们演示了范德华耦合到相邻的 Se 掺杂层可以赋予界面熵并通过近邻效应进一步增强 PL。我们的工作表明，通过受控掺杂实现的熵工程是激活原子薄半导体器件高效光发射的强大策略。
引用
@article{arxiv.2510.11081,
title = {Entropy Engineering-Regulated Electron-Phonon Coupling for Highly Efficient Photoluminescence in Se-doped WS2},
author = {Chi Zhang and Quan Shen and Mengmeng Zhang and Zhiming Deng and Taishen Wu and Xuying Zhong and Gang Ouyang and Dongsheng Tang and Qi Zheng and Jiansheng Dong and Weichang Zhou},
journal= {arXiv preprint arXiv:2510.11081},
year = {2025}
}